2.3. Построение графика внешней скоростной характеристики

двигателя

На графике внешней скорости характеристики изображаются зависимости: и . Для этого используется эмпирическая зависимость, позволяющая по известным координатам скоростной характеристики и воспроизвести всю кривую мощности.

, (2.7)

где – мощность двигателя, кВт, соответствующая частоте вращения к/в n, мин^-1; a, b, c – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты a, b, c определяются:

• для двигателя, не имеющего ограничителя угловой скорости к/в:

, , ; (2.8)

• для двигателя, снабженного ограничителем или регулятором угловой скорости к/в:

; (2.9)

где M₃ – запас крутящего момента, %; – коэффициент приспосабливаемости по частоте.

. (2.10)

Если в исходных данных величина запаса крутящего момента не задана, то ее следует брать равной соответствующей величине автомобиля-прототипа:

, (2.11)

где k_М – коэффициент приспосабливаемости по моменту; M_kmax – величина максимального крутящего момента; M_kN = 9550 N_mах/ – крутящий момент, соответствующий максимальной мощности двигателя, Нм; – частота вращения к/в, соответствующая N_max, об/мин.

Значение следует выбирать из диапазона:

= (0,16 .... 0,2) . (2.12)

Значение оборотов выбирается из диапазона: n_min ... n_max. Этот диапазон разбивается на участки (8 ... 10), желательно с постоянным шагом (необходимо иметь обороты к/в, при которых достигается максимальная мощность двигателя ( = ) и максимальный крутящий момент ( = = )). Крутящий момент рассчитывается по формуле

. (2.13)

Таблица 2.1

Внешняя скоростная характеристика двигателя

Параметры	Обороты к / в n, об/мин
				…….

По данным таблицы 2.1 строится график внешней скоростной характеристики двигателя, включающий зависимости: N_e =f(n) и M_k =f(n).

2.4. Пример построения внешней скоростной характеристики

двигателя автомобиля

Мощность двигателя N_v, кВт, необходимая для движения автомобиля с заданной максимальной скоростью, определим, учитывая следующие данные:

G_р – вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, H; f_v – коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения; F_лоб – лобовая площадь сопротивления автомобиля, м², F_лоб = 1,82; с_x – коэффициент лобового аэродинамического сопротивления, с_x = 0,46; ρ_в – плотность воздуха, кг/м³, ρ_в = 1.225 при НУ [5]; V_max – максимальная скорость движения автомобиля, м/с, V_max = 45,56; η_тр – КПД трансмиссии, принимаем η_тр = 0–94; k_р – коэффициент коррекции характеристик двигателя, принимаем k_р = 0,96.

Вес автомобиля, соответствующий расчетной массе, определяется по формуле (2.2).

Тогда G_р = 1200,00·9,81 = 11772,00.

Коэффициент сопротивления качению при максимальной скорости движения определяется по формуле (2.3). fo = 0,0100 для дороги с асфальто- или цементобетонным покрытием в хорошем состоянии [3].

Тогда f_v = 0,0100 + 7·10^(-6) ·45,56² = 0,0245.

На проектируемый автомобиль устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в, имеющий характерные обороты:

n_N – обороты к/в при максимальной мощности, об/мин, n_N = 4100,00; n_M – обороты к/в при максимальном крутящем моменте, об/мин;

n_min – минимальные устойчивые обороты к/в при работе двигателя под нагрузкой, об/мин,

n_min выбираем из диапазона:

n_min = (0,16 ... 0,18)n_N = 656,00 ... 820,00, принимаем n_min = 800,00;

n_max – максимальные расчетные обороты к/в двигателя, об/мин;

n_o – обороты к/в при срабатывания регулятора частоты вращения, об/мин;

n_v – обороты к/в при максимальной скорости движения, об/мин.

Обороты n_max, n_v, n_o составляют n_max = n_v = n_o = n_N = 4100,00.

Зависимость N_e = f(n), аппроксимируемая формулой кубического трехчлена, построим учитывая следующие данные:

N_e – эффективная мощность двигателя, кВт;

N_emax – максимальная эффективная мощность двигателя, кВт;

a, b, c – эмпирические коэффициенты;

n – обороты к/в двигателя, об/мин.

Согласно заданию на проектируемом автомобиле устанавливается двигатель дизельный с регулятором частоты вращения к/в.

Наибольшая развиваемая таким двигателем мощность N_max, кВт, составляет

N_max = (1,0 ... 1,2)N_v = 68,08 ... 81,70.

Принимаем N_max = 68,08.

Максимальная эффективная мощность двигателя N_emax, кВт, N_emax = N_max = 68,08.

Эмпирические коэффициенты a, b, c определяются по формулам, с учетом исходных данных получим:

М_з – запас крутящего момента, %;

k_w – коэффициент приспосабливаемости по оборотам, k_w = 1,70.

k_m – коэффициент приспосабливаемости по моменту, k_m = 1,16.

Тогда М_з = (1,16 – 1)100 % = 16,00 %,

a = 0,8335, b = 1,1102, c = 0,9437.

Обороты к/в при максимальном крутящем моменте

n_M = 1,1102·4100,00/(2·0,9437)= 2411,76.

Результаты расчетов зависимостей Ne = f(n) и Mk = f(n) представим в таблице 2.2.

Т а б л и ц а 2.2

Внешняя скоростная характеристика двигателя

n,об/мин	800,0	1170,0	1540,0	1910,0	2280,0	2411,76	3020,0	3390,0	3760,0	4100,0
Ne, кВт	13,47	20,85	28,57	36,34	43,88	46,45	57,13	62,27	66,05	68,08
Mk, Нм	160,82	170,22	177,18	181,71	183,79	183,95	180,65	175,43	167,77	158,58

По данным таблицы 2.2 строим внешнюю скоростную характеристику двигателя, включающую зависимости: Ne = f(n) и Mk = f(n), показанные на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Внешняя скоростная характеристика двигателя